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本書適合作為模電翻轉課堂和電子設計競賽培訓的教材，立足于電子系統設計，基于TI模擬技術及MCU平臺，共8章4個附錄，主要內容包括：TINA-TI仿真軟件應用基礎、模擬電路基礎知識、晶體管電路設計、運放應用基礎、電源管理、單片機編程基礎知識、綜合實驗平臺設計、項目實驗例程等。本書將基礎理論、綜合實驗、設計理念有機結合，是一本對讀者來說真正"好用”的指導書，本書配套電子課件、實驗參考例程等。

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目錄

編輯

第1章 TINA-TI仿真軟件應用基礎 1

1.1 運放緩沖器電路分析 1

1.1.1 電路搭建 1

1.1.2 直流特性分析 2

1.1.3 交流特性分析 3

1.1.4 瞬時現象分析 4

1.1.5 穩定輸出的緩沖器電路 5

1.1.6 小結 6

1.2 傅里葉分析 6

1.3 直流參數掃描 9

1.4 數學分析工具 10?[1]?

1.5 可編程電源 12

1.6 時間開關與開關電源電路 13

1.7 添加元件模型 14

第2章 模擬電路基礎知識 16

2.1 電壓源與電流源 16

2.1.1 電壓源的本質 16

2.1.2 電壓源的內阻 17

2.1.3 電流源的本質 19

2.1.4 電流源的內阻 20

2.1.5 電源適配器5V/2A 20

2.1.6 超級充電器 20

2.2 電子器件的本質 21

2.2.1 電阻 21

2.2.2 電容 22

2.2.3 電感 23

2.3 阻抗與濾波器 25

2.3.1 元件的阻抗 25

2.3.2 濾波器原理 26

2.4 波特圖與零、極點 27

2.4.1 幅頻與相頻特性曲線 27

2.4.2 多階濾波器的交流傳輸特性 28

2.4.3 零點與極點 30

2.5 電阻、電容的實際等效模型 31

2.5.1 電阻的高頻等效模型 32

2.5.2 電容的等效模型 32

2.6 輸入阻抗與輸出阻抗 34

2.7 電路中的帶寬 35

2.8 電子元件的溫度特性 36

2.8.1 電阻的溫度特性 36

2.8.2 電容的溫度特性 37?[1]?

2.8.3 半導體元器件的溫度特性 37

2.9 熱阻與散熱 38

2.9.1 管芯溫度與環境溫度 38

2.9.2 熱阻的計算 38

2.9.3 常見封裝及散熱器的熱阻 39

2.10 阻抗匹配 40

2.10.1 傳輸線的特性阻抗 40

2.10.2 阻抗匹配的方法 41

2.11 功率因數 41

2.11.1 有效值 42

2.11.2 位移因數 42

2.11.3 基波因數 44

2.11.4 功率因數的三個疑問 46

2.11.5 整流電路的功率因數 47?[1]?

2.11.6 小結 48

第3章 晶體管電路設計 49

3.1 二極管電路 49

3.1.1 二極管的一般性質 49

3.1.2 二極管的伏安特性 49

3.1.3 二極管的動態特性 50

3.1.4 快恢復二極管與肖特基二極管 51

3.1.5 穩壓二極管 51

3.1.6 發光二極管 52

3.2 三極管基本特性 52

3.3 三極管恒流源電路 52

3.3.1 恒流源放電電路 53

3.3.2 恒流源充電電路 54

3.3.3 小結 55

3.4 共射放大電路 55

3.4.1 共射放大電路一般性質 55

3.4.2 放大電路的直流偏移 56?[1]?

3.4.3 共射放大電路的飽和現象 57

3.4.4 共射放大電路的截止現象 58

3.4.5 電壓源的交流等電位 59

3.4.6 共射放大電路的輸入阻抗和

輸出阻抗 59

3.4.7 共射放大電路電路的密勒效應 60

3.4.8 共射放大電路的設計 60

3.4.9 共射放大電路的擴展電路 63

3.5 差分放大電路 68

3.6 共集放大電路 70

3.6.1 射極跟隨器 71

3.6.2 射隨電路的輸入/輸出阻抗 71

3.6.3 射隨電路的帶寬 72

3.6.4 甲類功率放大電路 72

3.6.5 乙類功率放大電路 74

3.6.6 甲乙類功率放大電路 75

3.6.7 共射共集組合放大電路 76

3.7 共基放大電路 77

3.7.1 基本共基放大電路 77?[1]?

3.7.2 共基放大電路的輸入/輸出阻抗 78

3.7.3 共基放大電路的頻率特性 78

3.7.4 共基共射放大電路 79

3.8 其他放大電路 81

3.8.1 達林頓電路 81

3.8.2 推挽放大電路 81

3.8.3 直接耦合多級放大電路 82

第4章 運放應用基礎 84

4.1 基本運算放大電路 84

4.1.1 反相比例運算電路 84

4.1.2 同相比例運算電路 85

4.1.3 加法運算電路 87

4.1.4 減法運算電路 89

4.1.5 積分運算電路 93

4.1.6 微分運算電路 95

4.1.7 PID運算放大電路 96

4.2 實際運算放大電路 98

4.2.1 軌至軌與運放供電 99

4.2.2 運放的帶寬與壓擺率 100

4.2.3 輸入阻抗與偏置電流 103

4.2.4 失調電壓與零漂移放大器 105

4.2.5 電流反饋運算放大器 106

4.3 特殊運算放大器 106

4.3.1 差分放大器 107

4.3.2 儀表放大器 109

4.3.3 電流檢測放大器 111

4.3.4 可變增益放大器 114

4.3.5 電壓頻率轉換器 116

4.3.6 隔離放大器 117

4.3.7 音頻功率放大器 118

4.4 有源濾波器 120

4.4.1 簡單有源濾波器 120

4.4.2 有源濾波器設計軟件 123

4.4.3 Sallen-Key濾波器的高頻饋通

現象 126?[1]?

4.4.4 運放帶寬對濾波器的影響 128

第5章 電源管理 130

5.1 電力MOSFET開關 130

5.1.1 電力MOSFET的工作原理 130

5.1.2 導通電阻 131

5.1.3 額定電壓 131

5.1.4 額定電流 132

5.1.5 開關時間 133

5.1.6 MOSFET開關的驅動 135

5.1.7 同步整流 137

5.2 斬波電路 138

5.2.1 Buck降壓斬波電路 138

5.2.2 電荷泵電路 142

5.2.3 Boost升壓斬波電路 144?[1]?

5.2.4 升降壓斬波電路 149

5.2.5 Cuk斬波電路 151

5.2.6 Sepic和Zeta斬波電路 153

5.2.7 電流可逆斬波電路 153

5.3 橋式電路 158

5.3.1 全橋電路 158

5.3.2 半橋電路 159

5.4 驅動的隔離 160

5.4.1 驅動電平的浮動現象 160

5.4.2 自舉升壓驅動 160

5.4.3 P型管驅動 161

第6章 單片機編程基礎知識 163

6.1 C99數據類型 163

6.2 匈牙利命名法 163

6.3 C語言高級編程 164

6.3.1 結構體 165

6.3.2 聯合體 167

6.3.3 枚舉 169

6.3.4 指針 169

第7章 綜合實驗平臺設計 173

7.1 概述 173?[1]?

7.2 開關跳線及兼容性說明 174

7.2.1 LaunchPad單片機開發板兼容 174

7.2.2 電機選擇開關 175

7.2.3 DAC輸出及藍牙兼容開關 175

7.3 核心板 176

7.3.1 人機交互單元 176

7.3.2 開關電源實驗單元 180

7.3.3 DAC單元 184

7.4 超聲波板 184

7.4.1 超聲波發射 184

7.4.2 超聲波接收 186

7.4.3 超聲波測距范圍 188?[1]?

7.4.4 放大電路的自激振蕩實例 190

7.4.5 有源濾波電路 191

7.5 音頻稱重板 192

7.5.1 駐極體錄音 193

7.5.2 數字音頻存儲 195

7.5.3 電源線耦合干擾實例 195

7.5.4 數字音頻播放 196

7.5.5 稱重傳感器電路 198

7.6 電機板 200

7.6.1 雙H橋驅動 200

7.6.2 直流電機控制 201

7.6.3 光電測速 202

7.6.4 步進電機控制 204

7.7 傳感器板 205

7.7.1 光敏電阻用于自動背光控制 205

7.7.2 紅外一體接收傳感器 206

7.7.3 三軸加速度傳感器 207

7.8 晶體管圖示儀板 208

7.8.1 DAC雙極性輸出原理 209

7.8.2 HowLand壓控電流源 209

7.8.3 電流電壓檢測與緩沖器 210

7.8.4 圖示儀繪圖原理 211

第8章 用戶實驗例程 212

8.1 菜單框架 212

8.1.1 菜單程序軟件流程圖 212?[1]?

8.1.2 全局變量 213

8.1.3 Subject結構體 213

8.1.4 Demo_OS( )函數 214

8.1.5 菜單演示實驗 216

8.2 直流電機反饋控制實驗 216

8.2.1 實驗原理圖 216

8.2.2 軟件流程圖 217

8.2.3 實驗步驟 218

8.2.4 實驗現象 218

8.3 步進電機開環控制實驗 219

8.3.1 實驗原理圖 219?[1]?

8.3.2 軟件流程圖 219

8.3.3 實驗步驟 220

8.3.4 實驗現象 221

8.4 超聲波測距實驗 222

8.4.1 實驗原理圖 222

8.4.2 軟件流程圖 222

8.4.3 實驗步驟 223

8.4.4 實驗現象 224

8.5 白光LED驅動實驗 225

8.5.1 實驗原理圖 225

8.5.2 軟件流程圖 225

8.5.3 實驗步驟 226?[1]?

8.5.4 實驗現象 226

8.6 三軸加速度傳感器實驗 226

8.6.1 實驗原理圖 226

8.6.2 軟件流程圖 227

8.6.3 實驗步驟 228

8.6.4 實驗現象 228

8.7 紅外解碼實驗 228

8.7.1 實驗原理圖 228

8.7.2 軟件流程圖 229

8.7.3 實驗步驟 230

8.7.4 實驗現象 230

8.8 錄放機實驗 230

8.8.1 實驗原理圖 230

8.8.2 軟件流程圖 231

8.8.3 實驗步驟現象 232

8.8.4 實驗現象 232

8.9 稱重傳感器實驗 233

8.9.1 實驗原理圖 233

8.9.2 軟件流程圖 233?[1]?

8.9.3 實驗步驟 234

8.9.4 實驗現象 234

8.10 晶體管圖示儀實驗 235

8.10.1 實驗原理圖 235

8.10.2 軟件流程圖 236

8.10.3 實驗步驟 237

8.10.4 實驗現象 237

8.11 播放器實驗 238

8.12 雜項功能實驗 239

8.12.1 SPWM濾波實驗 240

8.12.2 觸摸按鍵實驗 240

8.12.3 DAC雙極性輸出實驗 242

附錄A 運放電路的穩定性 243

附錄B 運放的噪聲計算 255

附錄C ST7567與圖形庫 261

附錄D SD卡與文件系統 269

參考文獻 279